Professor: Renam Oliveira

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1 Professor: Renam Oliveira 1 (UFPR/2016) Um cilindro com dilatação térmica desprezível possui volume de 25 litros. Nele estava contido um gás sob pressão de 4 atmosferas e temperatura de 227 ºC. Uma válvula de controle do gás do cilindro foi aberta até que a pressão no cilindro fosse de 1 atm. Verificou-se que, nessa situação, a temperatura do gás e do cilindro era a ambiente e igual a 27 ºC. (Considere que a temperatura de 0 ºC corresponde a 273 K) Assinale a alternativa que apresenta o volume de gás que escapou do cilindro, em litros. a) 11,8. b) 35. c) 60. d) 85. e) UNCISAL/2016) Durante o processo de fabricação de um componente, a pressão de um gás precisa ser reduzida do estado 1 (volume, 0,1 m 3 ; pressão, 32 kpa) para o estado 2, como indica a figura, disponível no manual do fabricante. Se a temperatura e o número de mols do gás são mantidos constantes e o volume do gás no estado 2 é 0,8 m 3, concluímos, através da a) Lei de Boyle, que a pressão do gás nesse estado é igual a 256 kpa. b) Lei de Charles, que a pressão do gás nesse estado é igual a 256 kpa. c) Lei de Avogrado, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kpa. d) Lei dos Gases Ideais, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kpa. e) Lei de Gay-Lussac, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kpa. 3 (UNESP/2016) Monte Fuji

2 O topo da montanha é gelado porque o ar quente da base da montanha, regiões baixas, vai esfriando à medida que sobe. Ao subir, o ar quente fica sujeito a pressões menores, o que o leva a se expandir rapidamente e, em seguida, a se resfriar, tornando a atmosfera no topo da montanha mais fria que a base. Além disso, o principal aquecedor da atmosfera é a própria superfície da Terra. Ao absorver energia radiante emitida pelo Sol, ela esquenta e emite ondas eletromagnéticas aquecendo o ar ao seu redor. E os raios solares que atingem as regiões altas das montanhas incidem em superfícies que absorvem quantidades menores de radiação, por serem inclinadas em comparação com as superfícies horizontais das regiões baixas. Em grandes altitudes, a quantidade de energia absorvida não é suficiente para aquecer o ar ao seu redor. ( Adaptado.) Segundo o texto e conhecimentos de física, o topo da montanha é mais frio que a base devido a) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e ao fato de o ar ser um bom condutor de calor, não retendo energia térmica e esfriando. b) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele. c) à redução da pressão atmosférica com a altitude e ao fato de as superfícies inclinadas das montanhas impedirem a circulação do ar ao seu redor, esfriando-o. d) à transformação isocórica pela qual passa o ar que sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele. e) à expansão isotérmica sofrida pelo ar quando sobe e à ausência do fenômeno da convecção que aqueceria o ar. 4 (UNICAMP SP/2016) Os reguladores de pressão são acessórios de segurança fundamentais para reduzir a pressão de gases no interior dos cilindros até que se atinja sua pressão de utilização. Cada tipo de gás possui um regulador específico. a) Tipicamente, gases podem ser armazenados em cilindros a uma pressão interna de P0 = 2, Pa e ser utilizados com uma pressão de saída do regulador de P1 = 1, Pa. Considere um gás ideal mantido em recipiente fechado a uma temperatura inicial de T0 = 300 K. Calcule a temperatura final T1 do gás se ele for submetido isovolumetricamente à variação de pressão dada acima. b) Quando os gases saem dos reguladores para o circuito de utilização, é comum que o fluxo do gás (definido como sendo o volume do gás que atravessa a tubulação por unidade de tempo) seja monitorado através de um instrumento denominado fluxômetro. Considere um tanque cilíndrico com a área da base igual a A = 2,0 m 2 que se encontra inicialmente vazio e que será preenchido com gás nitrogênio. Durante o preenchimento, o fluxo de gás que entra no tanque é medido pela posição da esfera sólida preta do fluxômetro, como ilustra a figura abaixo. A escala do fluxômetro é dada em litros/minuto. A medida do fluxo de nitrogênio e sua densidade d = 1,0 kg/m 3 permaneceram constantes durante todo o processo de preenchimento, que durou um intervalo de tempo = 12 h. Após este intervalo de tempo, a válvula do tanque é fechada com certa quantidade de gás nitrogênio em repouso no seu interior. Calcule a pressão exercida pelo gás na base do tanque. Caso necessário, use g = 10 m/s 2. t

3 5 (UEA AM/2016) Analise o gráfico. Um gás ideal, em seu estado inicial 1, encontra-se a uma pressão PA e volume VA. Ao ser submetido a uma transformação isotérmica, o gás passa para o estado 2, em que PB = 0,8PA. A relação entre os volumes VA e VB é a) VA = VB. b) 4VA = 5VB. c) 5VA = 4VB. d) 8VA = VB. e) VA = 8VB. 6 (PUC RS/2016) Considere as afirmativas sobre as transformações gasosas a que uma amostra de massa constante de um gás ideal pode ser submetida. I. Em uma transformação isotérmica, não ocorre troca de calor entre o gás e o meio externo. II. Em uma transformação isobárica, o volume e a temperatura absoluta do gás são diretamente proporcionais. III. Em uma transformação isométrica, o calor trocado com o gás é integralmente utilizado para variar sua energia interna. Está/Estão correta(s) a(s) afirmativa(s) a) I, apenas.

4 b) II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. 7 (UDESC/2016) Com relação à termodinâmica, analise as proposições. I. Todas as substâncias aumentam de volume quando a temperatura delas aumenta. II. Analisando o calor específico de um corpo, pode-se saber como é a taxa de aquecimento ou de resfriamento dele. III. Correntes de convecção são geradas devido à variação de energia interna de um gás em um recipiente fechado. IV. Uma transformação adiabática ocorre sem trocas de energia térmica entre o sistema e o meio externo e, consequentemente, sem variação de temperatura. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. b) Somente a afirmativa II é verdadeira. c) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. e) Somente a afirmativa IV é verdadeira. 8 (UECE/2016) O processo de expansão ou compressão de um gás em um curto intervalo de tempo pode representar um processo termodinâmico que se aproxima de um processo adiabático. Como exemplo, podese mencionar a expansão de gases de combustão em um cilindro de motor de automóvel em alta rotação. É correto afirmar que, em um processo adiabático no sistema, a) a temperatura é constante e o trabalho realizado pelo sistema é nulo. b) não há transferência de calor. c) a pressão e o volume são constantes. d) a energia interna é variável e a pressão é constante. 9 (UNITAU SP/2016) Um utensílio doméstico muito popular nas cozinhas brasileiras é a chamada panela de pressão. Esse instrumento é usado porque possibilita o cozimento de alimentos em intervalos de tempo menores do que os obtidos com as panelas convencionais. Assim, é possível economizar energia. Sobre o processo de cozimento de alimentos em panelas de pressão em fogões tradicionais a gás, é totalmente CORRETO afirmar que, no estágio final do cozimento, a) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior à pressão constante, possibilitando que sejam atingidas temperaturas mais altas do que em panelas convencionais. b) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior à temperatura constante, possibilitando que sejam atingidas temperaturas mais altas do que em panelas convencionais. c) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior a volume constante, possibilitando que sejam mantidas temperaturas mais baixas do que em panelas convencionais. d) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior a volume constante, possibilitando que sejam atingidas temperaturas mais altas do que em panelas convencionais. e) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior à pressão constante, possibilitando que sejam mantidas temperaturas mais baixas do que em panelas convencionais. 10 (UECE/2015) Considere uma garrafa de refrigerante posta verticalmente sobre uma mesa horizontal. Com a garrafa ainda fechada, sua parte superior, entre a superfície do líquido e a tampa, é preenchida por

5 um gás pressurizado. Considere que o refrigerante está inicialmente a 10 C, e passados 10 minutos esteja a 21 C. Sobre o gás entre a superfície do líquido e a tampa, é correto afirmar que, ao final dos 10 minutos, a) tem sua energia térmica aumentada e sua pressão reduzida. b) tem sua energia térmica e pressão aumentadas. c) tem sua energia térmica e sua pressão reduzidas. d) tem sua energia térmica reduzida e sua pressão aumentada. 11 (UERJ/2015) Um mergulhador precisa encher seu tanque de mergulho, cuja capacidade é de 1, m 3, a uma pressão de 140 atm e sob temperatura constante. O volume de ar, em m 3, necessário para essa operação, à pressão atmosférica de 1 atm, é aproximadamente igual a: a) b) c) 2 d) 4 TEXTO: 1 - Comum à questão: 12 Quando necessário, utilize as constantes para a água: d = 1,0g/cm 3 c = 1,0cal/g.ºC Quando necessário, adote o valor de 340m/s para a velocidade do som no ar. 12 (UFAM/2015) A pressão correta dos pneus é importante para segurança e garantia de melhor desempenho e durabilidade dos pneus. Os pneus devem ser calibrados somente quando estiverem frios, ou seja, quando estão na temperatura ambiente. Uma pressão abaixo ou muito acima da recomendada reduz a durabilidade do pneu, aumenta o consumo de combustível e favorece o risco de explosão e acidentes na pista. Considere a situação de certo motorista que, após trafegar algumas horas durante uma viagem numa estrada, resolveu parar num posto de combustível para completar o tanque. Antes de seguir viagem, calibrou os pneus de seu carro, que se encontravam na temperatura de 57ºC, na pressão de 33lbf/pol 2 (33psi). Supondo que a variação do volume de cada pneu seja desprezível, podemos afirmar que a pressão do ar, considerado como gás ideal, em cada pneu no dia seguinte, a uma temperatura de 27ºC, será de: a) 15,6psi b) 27psi c) 30psi d) 32psi e) 31,3psi 13 (UNIFOR CE/2015) Gases ideais são compostos por moléculas ou átomos que se movimentam constantemente. Dentre as suas características, podemos destacar volume variável, difusibilidade e compressibilidade. O estado gasoso é um dos três estados físicos da matéria, por isso é muito importante entender a constituição, propriedades e características dos mesmos, posto que eles estão presentes em nosso cotidiano, sendo, inclusive, indispensáveis para os vegetais e animais, bem como para o desenvolvimento da sociedade influenciando a indústria, por exemplo. (Fonte: A imagem abaixo apresenta as partículas de um gás contido dentro de um balão e seu comportamento cinético

6 (Fonte: Gases.htm). Sobre os gases, suas características e propriedades, é possível afirmar que a) são formados por partículas que se encontram afastadas umas das outras, em movimento constante de baixa energia cinética e de forma ordenada. b) não apresentam massa e seu volume e forma são bem definidos e fixos. c) Com o aumento da temperatura e/ou diminuição da pressão, o gás dilata-se (expande-se). Por outro lado, com um abaixamento da temperatura e/ou aumento da pressão, ele sofre contração (é comprimido). d) ao serem inseridos em um recipiente, preenchem todo seu volume, entretanto não exercem pressão sobre as paredes do recipiente. e) Dependendo da sua natureza, podem ser miscíveis entre si, entretanto alguns formam misturas heterogêneas com outros. 14 (FGV/2015) O gráfico ilustra o comportamento das pressões (p), em função dos volumes (V), em duas transformações consecutivas, AB e BC, sofridas por certa massa de gás encerrada em um recipiente dotado de êmbolo, como o cilindro de um motor a explosão. Sabe-se que há uma relação entre os volumes ocupados pelo gás na transformação AB (VA = 2 VB), e também entre as pressões (pc = 2 pb = 4 pa). É correto afirmar que as transformações AB e BC pelas quais o gás passou foram, respectivamente, a) isotérmica e isométrica. b) isotérmica e isobárica. c) adiabática e isométrica. d) adiabática e isobárica. e) isométrica e isotérmica.

7 15 (PUC RS/2015) Analise a figura abaixo, que representa transformações termodinâmicas às quais um gás ideal está submetido, e complete as lacunas do texto que segue. De acordo com o gráfico, a temperatura do gás no estado A é do que a do estado B. A transformação BC é, e o trabalho envolvido na transformação CD é do que zero. a) maior isobárica maior b) menor isométrica maior c) menor isobárica menor d) maior isométrica menor e) menor isobárica maior 16 (UECE/2015) Considere um gás ideal em um recipiente mantido a temperatura constante e com paredes móveis, de modo que se possa controlar seu volume. Nesse recipiente há um vazamento muito pequeno, mas o volume é controlado lentamente de modo que a razão entre o número de moles de gás e seu volume se mantém constante. Pode-se afirmar corretamente que a pressão desse gás a) é crescente. b) é decrescente. c) varia proporcionalmente ao volume. d) é constante. 17 (PUC GO/2015) Considere o trecho a seguir: bujão de gás explodindo mesmo à minha frente. (SCLIAR, Moacyr. Melhores contos. Seleção de Regina Zilbermann. São Paulo: Global, p ) Considere um botijão contendo gás em seu interior a uma pressão superior à atmosférica. Considerando-se o volume desse botijão igual a 108 litros, analise os itens que se seguem: I. O gás no interior do botijão está em CNTP. II. Se o botijão não suportar a pressão interna e explodir, isto pode ser considerado um processo adiabático. III. Se houver um grande vazamento no botijão, fazendo que a pressão interna caia repentinamente, sua temperatura cairá, podendo formar cristais de gelo nas suas paredes externas. IV. Supondo-se que um botijão suporte uma pressão interna máxima de 15 atm e que, na temperatura ambiente de 27 ºC, a pressão interna seja igual a 5 atm e todo o seu conteúdo se encontre no estado gasoso, comportando-se como um gás ideal. Nessas condições, então, o botijão explodirá se for aquecido até 427 ºC. Com base nas sentenças anteriores, marque a alternativa em que todos os itens estão corretos: a) I e II. b) II e III.

8 c) II e IV. d) III e IV. 18 (UDESC/2015) Um gás ideal é submetido a uma transformação isotérmica, conforme descrito no diagrama da figura. Os valores da pressão Px e do volume Vy indicados no diagrama são, respectivamente, iguais a: a) 4,0 atm e 6,0 L b) 0,4 atm e 4,0 L c) 0,6 atm e 3,0 L d) 2,0 atm e 6,0 L e) 0,2 atm e 4,0 L 19 (FMJ SP/2014) Certo número de moléculas de um gás perfeito encontra-se confinado em um recipiente rígido. Ao receber calor de uma fonte externa, sua pressão (p) e sua temperatura absoluta (T) são alteradas. O gráfico que representa, qualitativamente, essa transformação é a) b) c) d)

9 e) 20 (UNCISAL/2014) Um procedimento muito importante tomado por motoristas é a calibragem dos pneus do automóvel, onde ar deve ser injetado ou retirado deles para que a pressão interna atinja o valor recomendado pelo fabricante, que fica entre 28 e 32 PSI em média, a depender do modelo. Para isso, utilizase uma bomba de ar comprimido e um medidor de pressão acoplado que faz a leitura da pressão interna no momento que a mangueira de ar é conectada ao pneu, determinando a quantidade correta de ar a ser retirada ou injetada nos pneus. No manual de um automóvel é comum ter a seguinte recomendação: Evite a medição da pressão dos pneus quando estes estiverem aquecidos. Apesar desta recomendação, alguns motoristas contrariamente costumam calibrar os pneus depois de dirigirem por muitos quilômetros. Que tipo de problema pode acontecer com os pneus do automóvel se a recomendação acima não for cumprida durante a calibragem? a) Com o resfriamento, os pneus reduzem de volume por efeito da contração térmica, aumentando a pressão interna para acima do valor calibrado. b) Como o ar aquecido reduz sua densidade, o valor medido pelo calibrador não representará a pressão correta, levando a uma calibragem errada. c) Com o resfriamento dos pneus, a densidade do ar no seu interior aumentará, ocasionando, portanto, em uma pressão interna maior do que o valor calibrado. d) Com os pneus aquecidos, o ar no seu interior terá um aumento de sua massa, resultando em uma leitura de pressão acima do normal. e) Quando os pneus resfriarem, o ar do seu interior também resfriará, reduzindo a pressão interna abaixo do valor calibrado. 21 (IFGO/2014) Certa massa gasosa, ocupando um volume de 28 L (litros), a temperatura de 280 K (kelvins), é aquecida sob pressão constante até a temperatura de 400 K. O volume ocupado pelo gás nessa nova temperatura será de: Adote, se necessário, a intensidade do campo gravitacional g = 10 m/s². a) 45 L. b) 40 L. c) 50 L. d) 55 L. e) 58 L. 22 (UNIOESTE PR/2014) Três recipientes estão conectados, por meio de válvulas, inicialmente fechadas, como indica a figura abaixo e mantidos à temperatura ambiente. O recipiente de 3,0 L contém dióxido de carbono a 3,0 atm de pressão; o recipiente de 1,0 L contém nitrogênio a 1,0 atm de pressão; o recipiente de 6,0 L está vazio. As válvulas são abertas, os gases se misturam e, após estabelecido o equilíbrio térmico com o ambiente, a pressão é 'p'. Considerando todos os gases como ideais, assinale a alternativa que indica o valor de 'p'.

10 a) 0,20 atm. b) 0,60 atm. c) 1,0 atm. d) 1,4 atm. e) 1,8 atm. 23 (PUC MG/2014) Nos manuais dos veículos automotivos, na seção que trata dos cuidados com os pneus, encontra-se invariavelmente a seguinte instrução: Os pneus devem ser calibrados enquanto frios. O motivo dessa recomendação é que: a) se calibrarmos os pneus quentes com a pressão recomendada pelo fabricante, quando os pneus resfriarem, a pressão ficaria muito acima da recomendada devido à diminuição do volume do pneu causada pela contração da borracha. b) se calibrarmos os pneus quentes com a pressão recomendada pelo fabricante, ao resfriarem, a pressão cairá a valores abaixo dos recomendados. c) a recomendação dos fabricantes é uma questão de responsabilidade ambiental, pois, se calibrarmos os pneus a frio, gastamos menos ar para enchê-los. d) se calibrarmos os pneus quentes com o ar à temperatura ambiente, podem ocorrer trincas nas borrachas do pneu devido ao choque térmico. 24 (UEA AM/2014) O volume de ar em uma bola de futebol é cm 3 e a pressão do ar no seu interior 1,0 atm. Durante uma partida, um jogador da equipe Princesa do Solimões chuta a bola que se choca contra a trave da equipe do Nacional. Considerando o ar como um gás ideal e que não houve variação de temperatura no processo, suponha que durante o choque com a trave o volume da bola diminuiu para cm 3 ; nesse instante, a pressão do ar, em atm, no interior da bola passou a ser a) 0,90. b) 1,05. c) 1,10. d) 1,20. e) 1,30. TEXTO: 2 - Comum à questão: 25 Se precisar, use os seguintes valores para as constantes: carga do próton = 1, C; massa do próton = 1, kg; aceleração da gravidade g = 10 m/s 2 ; 1 atm = 76 cm Hg; velocidade da luz no vácuo c = m/s. 25 (ITA SP/2013) Um recipiente é inicialmente aberto para a atmosfera a temperatura de 0º C. A seguir, o recipiente é fechado e imerso num banho térmico com água em ebulição. Ao atingir o novo equilíbrio, observa-se o desnível do mercúrio indicado na escala das colunas do manômetro. Construa um gráfico P T para os dois estados do ar no interior do recipiente e o extrapole para encontrar a temperatura T0 quando a pressão P = 0, interpretando fisicamente este novo estado à luz da teoria cinética dos gases.

11 GABARITO: 1) Gab: B 2) Gab: D 3) Gab: B 4) Gab: a) 240k b) P = 90 Pa 5) Gab: C 6) Gab: D 7) Gab: B 8) Gab: B 9) Gab: D 10) Gab: B 11) Gab: C 12) Gab: C 13) Gab: C 14) Gab: A 15) Gab: E 16) Gab: D 17) Gab: B 18) Gab: B 19) Gab: D 20) Gab: E 21) Gab: B 22) Gab: C 23) Gab: B 24) Gab: C 25) Gab: T0 = 262, 6º C